Виды модуляции

Частотная манипуляция

Частотная манипуляция, ЧМн (frequency-shift keying, FSK), осуществляется за счет небольших изменений несущей частоты. Значения битов информационного сигнала, равные 1 или 0, представляются в виде положительного или отрицательного сдвига частоты несущего сигнала. Под отрицательным сдвигом частоты подразумевается ее уменьшение, под положительным — увеличение на определенную небольшую величину. Приемник определяет этот сдвиг, осуществляя тем самым демодуляцию сигнала.

Фазовая манипуляция

Фазовая манипуляция, ФМн (phase-shift keying, PSK), происходит за счет небольших изменений фазы несущего сигнала. При ФМн для передачи данных используются изменения фазы, в то время как частота остается постоянной. Фазовый сдвиг может быть как положительным, так и отрицательным относительно фазы опорного сигна- ла. Приемник способен обнаруживать эти сдвиги фазы и получать в результате соответствующие биты данных.

Квадратурная амплитудная модуляция

Квадратурная амплитудная модуляция {quadrature amplitude modulation, QAM) предполагает одновременное изменение как амплитуды, так и фазы несущей для представления совокупности данных, называемой символом. Преимущество модуляции такого типа заключается в ее способности представлять большую группу символов в виде одной комбинации изменений амплитуды и фазы. Действительно, некоторые системы, при подобной модуляции, используют до 64 комбинаций фазы и амплитуды, позволяющих представить 6 бит данных в виде одного передаваемого символа. Это делает возможным применение QAM в таких стандартах, как 802.На и 802.1 lg, регламентирующих передачу данных с повышенными скоростями.

Расширение спектра

Помимо модуляции цифровым сигналом аналоговой несущей с использованием ЧМн, ФМн и квадратурной амплитудной модуляции, в некоторых беспроводных сетях применяется расширение спектра модулированной несущей за счет специальных регулятивных правил. Этот процесс, получивший название расширение спектра (spread spectrum), существенно снижает возможность возникновения внешних и внутренних помех. Поэтому регулятивные правила обычно не требуют от пользователей систем с расширением спектра получения лицензии.

Технология расширения спектра, первоначально разработанная для военного ведомства предполагает распределение мощности сигнала в широком диапазоне частот. Компоненты, обеспечивающие расширение спектра радиочастот, реализуют или технологию расширения спектра методом прямой последовательности, или технологию скачкообразного переключения частоты. При использовании первой из них несущая модулируется цифровым кодом со скоростью передачи битов намного большей, чем полоса частот информационного сигнала. При скачкообразном изменении частота носителя резко изменяется от одного значения к другому в пределах определенного диапазона.

Большинство систем расширения спектра работают в частотных диапазонах, выделенных Федеральной комиссией связи США (FCC) для промышленного, научного и медицинского применения (Industrial, Scientific and Medicine, ISM). Решение о том, что эти же диапазоны могут быть использованы для беспроводных локальных сетей, было принято FCC в 1975 г. Диапазоны ISM расположены вблизи частот 902 МГц, 2,4 ГГц и 5,7 ГГц. Радиочастотные системы, работающие в диапазонах ISM, должны использовать методы модуляции с расширением спектра, выходная мощность их передатчиков не должна превышать 1 Вт. Потребители, приобретающие продукты диапазонов ISM, не обязаны приобретать лицензию FCC. Благодаря этому можно беспрепятственно устанавливать или перемещать беспроводные сети. Однако, поскольку диапазоны ISM открыты для всех, следует позаботиться об отсутствии помех со стороны других устройств, работающих в этих же диапазонах.

Мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам

В некоторых системах используется не технология расширения спектра, а мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). При применении OFDM сигнал, модулированный при посредстве ЧМн, ФМн или квадратурной амплитудной модуляции, делится по многим поднесущим, занимающим определенный канал. Технология OFDM очень эффективна, поскольку позволяет передавать данные с повышенной скоростью и минимизировать проблемы, связанные с многолучевым распространением. Технология OFDM все чаще используется для высокоскоростной передачи данных. Она не только составная часть стандартов 802.На и 802.llg на беспроводные локальные сети, но и основа европейских стандартов HiperLAN/2 на беспроводные локальные сети. Кроме того, технология OFDM поддерживает общемировой стандарт ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия), т.е. стандарт высокоскоростной проводной телефонной связи.

Сверхширокополосная модуляция

Сверхширокополосная модуляция (ultrawideband, UWB) играет все большую роль в сфере беспроводных сетей, эта технология идет на смену системам с расширением спектра и OFDM. Первоначально ее использовали военные, но сейчас она проходит процедуру необходимых разрешений и утверждений с целью применения ее на коммерческой основе. Хотя внедряется она довольно медленно, но в будущем технология UWB может стать преобладающей для многих типов беспроводных сетей.

Технология UWB основана на использовании для передачи данных маломощных радиосигналов, представляющих собой очень короткие импульсы; спектр частот таких сигналов очень широк. Передаются миллионы импульсов; ширина спектра таких сигналов может составлять несколько ГГц. Соответствующий приемник преобразует импульсы в данные, прослушивая легкоузнаваемую последовательность импульсов, переданную передатчиком.

Первоначально для UWB использовалась скорость передачи от 40 до 600 Мбит/с, но со временем скорости могут быть повышены (при возрастании мощности). UWB- системы могут работать при очень низких уровнях мощности, составляющих примерно одну десятитысячную от таковой сотовых телефонов. Это делает технологию UWB удобной для использования в самых маленьких устройствах, таких как сотовые телефоны, PDA и даже наручных часах, которые пользователь может постоянно носить. Поскольку системы UWB работают при такой низкой мощности, они почти не влияют на работу других устройств и создают меньше помех, чем обычные радиочастотные системы. Кроме того, поскольку они используют относительно широкий спектр, существенно снижается влияние помех со стороны других систем. Возможны проблемы, вызванные помехами от высокомощных UWB-систем.

FCC планирует пересмотреть рекомендации по технологии UWB в ближайшем будущем, а членам комиссии придется внимательно изучить проблемы, возникающие при применении высокомощных систем. До тех пор применение LTWB-устройств разрешается только при небольшом радиусе действия.